JP4067527B2

JP4067527B2 - Method and apparatus for providing controllable second-order polarization mode dispersion

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Publication number: JP4067527B2
Application number: JP2004553479A
Authority: JP
Inventors: ゾン，コ−ツァイ
Original assignee: Sunrise Telecom Inc
Current assignee: Sunrise Telecom Inc
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: EP1561135A4; EP1561135A2; CN1739047A; CN100373190C; AU2003284997A1; MXPA05005151A; WO2004046763A3; CA2503599C; JP2006506022A; US20040096140A1; KR20050063808A; US6928201B2; WO2004046763A2; AU2003284997A8; KR100638867B1; CA2503599A1

Description

この発明は一般に、電気通信の分野に関し、より特定的には、光ファイバ伝送システムに関する。 The present invention relates generally to the field of telecommunications, and more particularly to optical fiber transmission systems.

光ファイバの技術および伝送システムにおいて、通信帯域幅が極めて大きくなったことにより、電気通信に大きな変革がもたらされた。単一ビームの変調レーザ光は、数十万の通話または数百のビデオチャネルに相当する多大な量の情報を運ぶことができる。帯域幅の性能は、２〜３年ごとに２倍を超える割合で上昇している。 The tremendous increase in communication bandwidth in fiber optic technology and transmission systems has revolutionized telecommunications. A single beam of modulated laser light can carry a tremendous amount of information equivalent to hundreds of thousands of calls or hundreds of video channels. Bandwidth performance is increasing at a rate of more than double every 2-3 years.

光ファイバ伝送システムは一般に、光送信機、光ファイバ、光増幅器、および光受信機を含む。 An optical fiber transmission system generally includes an optical transmitter, an optical fiber, an optical amplifier, and an optical receiver.

光送信機は、電気デジタル信号を受信し、レーザ光を光信号パルスに変調することによって、電気デジタル信号を光信号に変換する。光信号パルスは、電気デジタル信号のさまざまな値または状態を表わす。 The optical transmitter receives the electrical digital signal and converts the electrical digital signal into an optical signal by modulating the laser light into optical signal pulses. Optical signal pulses represent various values or states of an electrical digital signal.

光信号パルスは、光ファイバを介して伝送され、一般には１つ以上の光増幅器によって増幅された後に、光受信機によって電気デジタル信号に再び変換される。このことは一般に、光リンクまたは光チャネルと呼ばれる。 The optical signal pulse is transmitted through an optical fiber and is generally amplified by one or more optical amplifiers and then converted back to an electrical digital signal by an optical receiver. This is commonly referred to as an optical link or optical channel.

光受信機に到達した光信号パルスは、光送信機によって送信された光信号のオンパルスとオフパルスとを光受信機が明確に区別することを可能にする、十分な品質を有していなければならない。しかしながら、雑音、減衰、および分散は、光信号パルスを歪ませるおそれのある障害のいくつかであり、光受信機においてこれらの光信号パルスを限界状態か、または使用不能状態にし、電気デジタル信号の正確な検出または再構成を困難にするか、または不可能にする。歪みは、さまざまな光信号パルスを不均一に拡大、拡散、または拡幅し、パルス間の間隔を縮小するか、またはパルスの重複を生じさせ、それによってパルスを実質上区別不可能にする。 The optical signal pulse that arrives at the optical receiver must have sufficient quality to allow the optical receiver to clearly distinguish between the on pulse and the off pulse of the optical signal transmitted by the optical transmitter. . However, noise, attenuation, and dispersion are some of the obstacles that can distort optical signal pulses, making these optical signal pulses critical or unusable in an optical receiver and Make accurate detection or reconfiguration difficult or impossible. Distortion non-uniformly spreads, spreads, or widens various optical signal pulses, reducing the spacing between pulses or causing pulse overlap, thereby making the pulses substantially indistinguishable.

従来、適切に設計された光チャネルは、１０^-13またはそれよりも良好なビット誤り率（Bit Error Rate）（「ＢＥＲ」）を維持することができる。光チャネルの品位が１０^-8のＢＥＲまで低下すると、電気通信システムは、代替的な光チャネルに自動的に切換わることが可能であり、ＢＥＲを改善しようと試みる。そうでなければ、電気通信システムは、全体のシステム性能が一層低下した状態で、縮小または低下した帯域幅において作動せざるを得なくなる。 Traditionally, a properly designed optical channel can maintain a bit error rate (“BER”) of 10 ⁻¹³ or better. When the optical channel quality drops to a BER of ^10-8 , the telecommunications system can automatically switch to an alternative optical channel and attempts to improve the BER. Otherwise, the telecommunications system will be forced to operate in a reduced or reduced bandwidth with overall system performance being further degraded.

分散は、光信号パルスの歪みに対する主な原因であり、ＢＥＲの上昇を招く。分散によって生じる歪みは一般に、帯域幅またはデータレートの上昇、および光ファイバの伝送距離の増大に伴って増大する。 Dispersion is a main cause for distortion of the optical signal pulse and causes an increase in BER. Distortion caused by dispersion generally increases with increasing bandwidth or data rate and increasing optical fiber transmission distance.

分散は一般に、（１）クロマティック分散または（２）偏波モード分散（Polarization
Mode Dispersion）（「ＰＭＤ」）によって生じるものとしてみなされてきた。 Dispersion is generally (1) chromatic dispersion or (2) polarization mode dispersion (Polarization)
Mode Dispersion ("PMD").

クロマティック分散は、さまざまな周波数成分または色の光信号パルスが異なる速度で光ファイバを通って進行し、異なる時点で光受信機に到達する際に生じる。このことが生じるのは、光ファイバ等の材料の屈折率が、周波数または波長に応じて変化するためであ
る。その結果、光信号パルスは、周波数に関連するクロマティックなパルス拡散によって歪む。 Chromatic dispersion occurs when optical signal pulses of various frequency components or colors travel through the optical fiber at different speeds and reach the optical receiver at different times. This occurs because the refractive index of a material such as an optical fiber changes with frequency or wavelength. As a result, the optical signal pulse is distorted by chromatic pulse spreading related to frequency.

クロマティック分散に対する主な解決策のいくつかには、（１）単一モード伝播、（２）狭い出力スペクトルを有する分布帰還型（Distributed Feedback）（「ＤＦＢ」）レーザ、および（３）低減衰／分散修正光ファイバが含まれる。これらの策はいずれも、分散が相対的に少ないか、または減少した状態であるために、光信号の歪みが相対的に少ないか、または減少した状態で光信号パルスが光ファイバ内を通過し得るようにすることによって帯域幅を増大させるものである。 Some of the main solutions to chromatic dispersion include (1) single mode propagation, (2) distributed feedback (“DFB”) laser with narrow output spectrum, and (3) low attenuation / A dispersion modified optical fiber is included. Both of these measures have relatively low or reduced dispersion, so that the optical signal pulse passes through the optical fiber with relatively little or no distortion of the optical signal. By gaining it, the bandwidth is increased.

単一モード伝播（または狭波長の使用）は、単一モード光ファイバの開発により達成された。この光ファイバにより、単一モードの光のみが光ファイバを通って伝播するようになる。ＤＦＢレーザは、単一モード光ファイバとともに用いるための光源を提供する。ＤＦＢレーザは、出力の周波数および波長の分布が極めて狭い光を生成し、クロマティック分散の問題を最小化する。低減衰スイッチ／分散修正光ファイバは、特定の波長における速度と波長との依存性を最小化する、分散シフト光ファイバを提供する。 Single mode propagation (or the use of narrow wavelengths) has been achieved through the development of single mode optical fibers. This optical fiber allows only single mode light to propagate through the optical fiber. A DFB laser provides a light source for use with a single mode optical fiber. DFB lasers produce light with a very narrow frequency and wavelength distribution of output, minimizing chromatic dispersion problems. The low attenuation switch / dispersion modified optical fiber provides a dispersion shifted optical fiber that minimizes speed and wavelength dependence at a particular wavelength.

これまでは、クロマティック分散が、より大きな注目を集めてきた。なぜなら、利用可能な一層低い帯域幅およびデータレートにおいて、その悪影響を最初により多く制限できたためである。現在は、光透過・高速・長距離・光波システムに加え、多重チャネルケーブルテレビジョン（「ＣＡＴＶ」）伝送システムに対するその潜在的な制限により、ＰＭＤが大きな注目を集めている。 So far, chromatic dispersion has received more attention. This is because at the lower bandwidth and data rates available, the negative effects could be limited more initially. Currently, PMD has received much attention due to its potential limitations on multi-channel cable television (“CATV”) transmission systems in addition to light transmission, high speed, long distance, and lightwave systems.

ＰＭＤは、光送信機が放出した偏光信号パルスの直交する（直角の）２つの光波成分における歪みを指す。完全な円形の断面を有しかつ外部応力を受けない理想的な光ファイバにおいて、偏光信号の２つの成分の伝播特性は同一である。しかしながら、製造過程で生じた欠陥により、完全に円形ではない光ファイバが生じ得る。加えて、設置された光ファイバが、圧迫または曲げ等の外部応力を受けることが考えられる。これらの製造上の欠陥および外部応力により、偏光パルスの２つの偏波成分は、異なる伝播特性を有するようになり、それにより、ＰＭＤが生じる。 PMD refers to the distortion in two orthogonal (perpendicular) light wave components of a polarized signal pulse emitted by an optical transmitter. In an ideal optical fiber having a perfect circular cross section and not subject to external stress, the propagation characteristics of the two components of the polarization signal are identical. However, defects that occur during the manufacturing process can result in optical fibers that are not perfectly circular. In addition, it is conceivable that the installed optical fiber is subjected to external stress such as compression or bending. Due to these manufacturing defects and external stresses, the two polarization components of the polarization pulse will have different propagation characteristics, thereby resulting in PMD.

光ファイバは、製造によって生じる欠陥にもかかわらず、（各光の周波数ωに対して）整合した光パルスがＰＭＤ拡散を被らない２つの入力状態（「偏波の主状態」または「ＰＳＰ」）を有する。しかしながら、光パルスは任意の状態のファイバ内に入力されることが考えられ、これによってパルスは２つの成分に分割され、これらの成分は異なる速度でファイバ通って個々に伝播する。これらの成分は、ファイバの端部に到達すると、時間分割された２つのサブパルスとして再合成される。２つのサブパルス間の遅延は、微分群遅延（「ＤＧＤ」）τとして示される。 An optical fiber has two input states ("polarization main state" or "PSP") where matched optical pulses do not suffer from PMD diffusion (for each light frequency ω) despite defects caused by manufacturing. ). However, it is conceivable that an optical pulse is input into a fiber in any state, which splits the pulse into two components that propagate individually through the fiber at different velocities. When these components reach the end of the fiber, they are recombined as two time-divided subpulses. The delay between the two subpulses is denoted as differential group delay (“DGD”) τ.

長いファイバのＤＧＤおよびＰＳＰは、光パルスの波長または周波数に依存するだけでなく、温度変化、外部の機械的制約等の環境の変化の結果として時間によって変動する。それらの挙動はランダムであり、所定の時間における波長の関数および所定の波長における時間の関数の両方として表現される。 Long fiber DGD and PSP not only depend on the wavelength or frequency of the optical pulse, but also vary with time as a result of environmental changes such as temperature changes, external mechanical constraints, and the like. Their behavior is random and is expressed as both a function of wavelength at a given time and a function of time at a given wavelength.

光ファイバ伝送システムにおいて、光パルス信号は、或る帯域幅または範囲の光学周波数を有する。「二次ＰＭＤ」は、変化する周波数に応じたＰＭＤの変化を示し、（ｉ）変化する光学周波数に応じた、変化するＤＧＤ、および（ii）変化する光学周波数に応じた、変化する出力偏波の両方として認識される。 In an optical fiber transmission system, an optical pulse signal has a certain bandwidth or range of optical frequencies. “Secondary PMD” indicates PMD change in response to changing frequency, (i) changing DGD in response to changing optical frequency, and (ii) changing output bias in response to changing optical frequency. Recognized as both waves.

高ビットレート（≧１０Ｇｂ／ｓ）のシステムにおける一次ＰＭＤおよび二次ＰＭＤの影響を分析した。二次ＰＭＤが、一次ＰＭＤによって生じた性能ペナルティに加え、重大な性能損失を生じさせ得ることが分かった。クロマティック分散の値が大きい場合、二次ＰＭＤは実際に、性能低下の主な原因となる。さらに、一次の影響のみを一般に補償する（そして、より高次のものには影響を及ぼさないか、または増大させてしまう）ＰＭＤ補償器の出現により、累積した二次ＰＭＤによる障害が予想され得る。 The effects of primary and secondary PMD in high bit rate (≧ 10 Gb / s) systems were analyzed. It has been found that secondary PMD can cause significant performance loss in addition to the performance penalty caused by primary PMD. When the value of chromatic dispersion is large, secondary PMD is actually the main cause of performance degradation. In addition, with the emergence of PMD compensators that generally only compensate for first order effects (and do not affect or increase higher order ones), failures due to accumulated second order PMD can be expected. .

二次ＰＭＤは、システム性能を適切に評価するための重要な項目である。実際のファイバをエミュレートするために、ＰＭＤエミュレータは、一次だけでなく二次も含むべきである。今日のエミュレータは、時間領域および周波数（波長）領域の両方において強力な偏波モード結合を有する長い標準的なファイバの挙動をできる限り模倣する方策を有する。これらのエミュレータは一般に、回転可能なコネクタまたは偏波スクランブラによって結合された、高複屈折ファイバの多くの部分からなる。しかしながら、これらのＰＭＤエミュレータのＰＭＤ（ＤＧＤおよび二次）の瞬時値は未知である。 The secondary PMD is an important item for appropriately evaluating the system performance. In order to emulate an actual fiber, the PMD emulator should include not only the primary but also the secondary. Today's emulators have a strategy to mimic as much as possible the behavior of a long standard fiber with strong polarization mode coupling in both the time domain and the frequency (wavelength) domain. These emulators generally consist of a number of high birefringent fibers joined by a rotatable connector or polarization scrambler. However, the instantaneous values of PMD (DGD and secondary) of these PMD emulators are unknown.

したがって、制御可能な一次ＤＧＤを得ることが重要であることに加え、制御可能な二次ＰＭＤを提供するための方法および装置を使用可能にすることがますます必要になっていることは極めて明らかである。このことは、実際のファイバの設置に対する完全な研究、分析、および試験のため、そして、ＰＭＤ（一次ＤＧＤおよびより高次のＰＭＤの両方を含む）によって生じたシステムのペナルティを適切に評価するため、そして、ＰＭＤ補償器およびＰＭＤを有する他の光学ネットワークの構成要素を試験および分析するために不可欠である。 Thus, in addition to the importance of obtaining a controllable primary DGD, it is quite obvious that there is an increasing need to enable methods and apparatus for providing a controllable secondary PMD. It is. This is for complete research, analysis, and testing of actual fiber installations, and to properly assess the system penalties caused by PMD (including both primary and higher order PMDs). And indispensable for testing and analyzing the components of PMD compensators and other optical networks with PMD.

この種の問題に対する解決策が長い間求められてきたが、当業者はこれらを長い間発見することができなかった。 Solutions to this type of problem have long been sought, but those skilled in the art have not been able to find them for a long time.

発明の開示
この発明は、光ファイバ伝送システムに対して制御可能な二次偏波モード分散を提供するための方法および装置を提供する。固定された高複屈折光ファイバの一部、偏波コントローラ、および可変の微分群遅延モジュールが提供される。偏波コントローラは、光ファイバ部に接続され、可変の微分群遅延モジュールは、偏波コントローラに接続される。可変の微分群遅延モジュールは、高複屈折光ファイバ部の出力において二次偏波モード分散値を変化させるように制御される。この発明の制御可能な二次偏波モード分散は、高速光ファイバ伝送システムがこれまで利用することのできなかった、実質的な、動作上の、リアルタイムの利点を提供する。 The present invention provides a method and apparatus for providing controllable second-order polarization mode dispersion for an optical fiber transmission system. A portion of a fixed high birefringence optical fiber, a polarization controller, and a variable differential group delay module are provided. The polarization controller is connected to the optical fiber unit, and the variable differential group delay module is connected to the polarization controller. The variable differential group delay module is controlled to change the secondary polarization mode dispersion value at the output of the high birefringence optical fiber section. The controllable second-order polarization mode dispersion of the present invention provides substantial, operational, real-time advantages that have not previously been available for high speed fiber optic transmission systems.

この発明の或る特定の実施例は、上述の利点に加え、または上述の利点の代わりに、その他の利点を有する。これらの利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかになるであろう。 Certain embodiments of the invention have other advantages in addition to or in place of the advantages described above. These advantages will become apparent to those of ordinary skill in the art by reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

発明を実施するための最良の態様 Best Mode for Carrying Out the Invention

光ファイバの伝送システムにおいて、光パルス信号は、或る帯域幅または範囲の光学周波数を有する。「二次ＰＭＤ」は、周波数に応じたＰＭＤの変化を示し、（ｉ）周波数に応じた、変化するＤＧＤと、（ii）周波数に応じた、ポアンカレ球（Poincare Sphere）上におけるＰＳＰの回転とによって明示され、これらにより、変化する光学周波数に応じた、変化する出力偏波を生じる。 In an optical fiber transmission system, the optical pulse signal has a certain bandwidth or range of optical frequencies. “Secondary PMD” indicates a change in PMD according to frequency, (i) DGD changing according to frequency, and (ii) rotation of PSP on a Poincare Sphere according to frequency. Which produce a changing output polarization depending on the changing optical frequency.

高ビットレート（≧１０Ｇｂ／ｓ）のシステムにおける一次ＰＭＤおよび二次ＰＭＤの影響を分析した。二次ＰＭＤが、一次ＰＭＤによって生じる平均ペナルティの付近で重大な変動を生じ得ることが分かった。クロマティック分散の値が大きい場合、二次ＰＭＤは実際に、性能低下の主な原因となる。さらに、一次の影響のみを一般に補償する（そして、より高次なものには影響を及ぼさないか、または、さらに増大させてしまう）ＰＭＤ補償器の出現により、累積した二次ＰＭＤによる障害が予想される。 The effects of primary and secondary PMD in high bit rate (≧ 10 Gb / s) systems were analyzed. It has been found that secondary PMD can cause significant fluctuations around the average penalty caused by primary PMD. When the value of chromatic dispersion is large, secondary PMD is actually the main cause of performance degradation. In addition, the emergence of PMD compensators that generally only compensate for the first order effects (and do not affect or increase the higher order ones) will predict failure due to accumulated second order PMD. Is done.

二次ＰＭＤは、システム性能を適切に評価するための重要な項目である。実際のファイバをエミュレートするために、ＰＭＤエミュレータは、一次だけでなく二次も含むべきである。今日のエミュレータは、時間領域および周波数（波長）領域の両方において強力な偏波モード結合を有する長い標準的なファイバの挙動をできる限り模倣する方策を有する。これらのエミュレータは一般に、回転可能なコネクタまたは偏波スクランブラによって連結された高複屈折ファイバの多くの部分からなる。しかしながら、これらのＰＭＤエミュレータのＰＭＤ（ＤＧＤおよび二次）の瞬時値は未知である。 The secondary PMD is an important item for appropriately evaluating the system performance. In order to emulate an actual fiber, the PMD emulator should include not only the primary but also the secondary. Today's emulators have a strategy to mimic as much as possible the behavior of a long standard fiber with strong polarization mode coupling in both the time domain and the frequency (wavelength) domain. These emulators generally consist of many parts of high birefringence fibers connected by a rotatable connector or a polarization scrambler. However, the instantaneous values of PMD (DGD and secondary) of these PMD emulators are unknown.

したがって、実際のファイバの設置についての完全な研究、分析、および試験のため、そして、ＰＭＤ（一次ＤＧＤおよびより高次のＰＭＤの両方を含む）によって生じるシステムのペナルティを正確に評価するため、そして、ＰＭＤ補償器およびＰＭＤを有する他の光学ネットワークの構成要素を試験および分析するために、制御可能な一次ＤＧＤを得られることが重要である上に、制御可能な二次ＰＭＤを提供するための方法および装置を使用可能にすることがますます必要になっていることが極めて明らかである。 Thus, for complete research, analysis, and testing of actual fiber installations, and for accurately assessing system penalties caused by PMD (including both primary and higher order PMD), and In order to test and analyze the components of PMD compensators and other optical networks with PMD, it is important to be able to obtain a controllable primary DGD and to provide a controllable secondary PMD It is very clear that there is an increasing need to enable methods and apparatus.

ここで図１を参照すると、概略形式において、この発明に従った、制御可能な二次偏波モード分散（「ＰＭＤ」）を提供するためのシステム１００が示される。システム１００は、可変の微分群遅延（「ＤＧＤ」）モジュール１０２と、偏波コントローラ１０４と、光ファイバ部１０６とを含む。光ファイバ部１０６は、固定された高複屈折光ファイバの一部である。 Referring now to FIG. 1, in schematic form, a system 100 for providing controllable second-order polarization mode dispersion (“PMD”) according to the present invention is shown. The system 100 includes a variable differential group delay (“DGD”) module 102, a polarization controller 104, and an optical fiber section 106. The optical fiber portion 106 is a part of a fixed high birefringence optical fiber.

可変のＤＧＤモジュール１０２、偏波コントローラ１０４、および光ファイバ部１０６は、図示されるようにこの順序でともに接続され、偏波コントローラ１０４は、可変のＤＧＤモジュール１０２と高複屈折光ファイバ部１０６との間に位置する。 The variable DGD module 102, the polarization controller 104, and the optical fiber unit 106 are connected together in this order as shown, and the polarization controller 104 includes the variable DGD module 102, the high birefringence optical fiber unit 106, and the like. Located between.

一実施例において、可変のＤＧＤモジュール１０２は、ＤＧＤ値τ_variableを有し、これは、０から４５ｐｓまで調整可能であり、高複屈折光ファイバ部は、固定ＤＧＤ値τ_fixedを有し、これは、提供されるべき総二次ＰＭＤ値の範囲に依存して、異なる固定値（３０ｐｓ等）にプリセットされる。適切な可変のＤＧＤモジュールは、たとえばゼネラル・フォトニクス（General Photonics）から入手可能である。 In one embodiment, the variable DGD module 102 has a DGD value τ _variable that is adjustable from 0 to 45 ps, and the high birefringent optical fiber section has a fixed DGD value τ _fixed , which Is preset to a different fixed value (such as 30 ps) depending on the range of total secondary PMD values to be provided. Suitable variable DGD modules are available, for example, from General Photonics.

偏波コントローラ１０４については、適切かつプログラム可能な偏波コントローラが、たとえば、コーニング（Corning）、ゼネラル・フォトニクス、オプテリオス（Optellios）等から入手可能である。このような偏波コントローラの波長板の位相角は、従来のデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ、たとえば、ＣＰＵ１１０の制御下にあるＤ／Ａコンバータ１０８によって公知の態様で制御され得、ＣＰＵ１１０はまた、図１に示すように、それに接続されたデジタルＩ／Ｏ１１２を介して可変のＤＧＤモジュール１０２を制御する。 For the polarization controller 104, suitable and programmable polarization controllers are available from, for example, Corning, General Photonics, Optelios, and the like. The phase angle of the wave plate of such a polarization controller can be controlled in a known manner by a conventional digital-to-analog (D / A) converter, for example, a D / A converter 108 under the control of the CPU 110. Further, as shown in FIG. 1, the variable DGD module 102 is controlled via a digital I / O 112 connected thereto.

光ファイバ部１０６については、さまざまな価格の適切な高複屈折光ファイバが、たとえば、コーニング（PureMode（登録商標）１５−Ｕ４０）、フジクラ（Fujikura）（ＳＭ．１５−Ｐ−８／１２５−ＵＶ／ＵＶ−４００）、およびファイバコア（Fibercore）（ＨＰ１５００Ｔ）から入手可能である。 For the optical fiber section 106, suitable high birefringence optical fibers of various prices include, for example, Corning (PureMode® 15-U40), Fujikura (SM. 15-P-8 / 125-UV). / UV-400), and Fibercore (HP 1500T).

そして、偏波コントローラ１０４に対向する可変のＤＧＤモジュール１０２内の光リンクは、システム１００に対する入力１１４として働き、偏波コントローラ１０４に対向する光ファイバ部１０６の端部は、システム１００に対する出力１１６として働く。 The optical link in the variable DGD module 102 that faces the polarization controller 104 serves as an input 114 to the system 100, and the end of the optical fiber section 106 that faces the polarization controller 104 serves as an output 116 to the system 100. work.

適切であれば、可変のＤＧＤモジュール１０２および偏波コントローラ１０４用のＤＣ電源１１８等の電源が設けられる。 If appropriate, a power source such as a DC power source 118 for the variable DGD module 102 and polarization controller 104 is provided.

理論上の観点からこの発明を理解するために、可変のＤＧＤモジュール１０２のＰＳＰと高複屈折光ファイバ部のＰＳＰとの間の結合角をφと仮定されたい。システム１００の総ＰＭＤベクトルΩ_totalを、以下のように記述することができる。 To understand the invention from a theoretical point of view, assume that the coupling angle between the PSP of the variable DGD module 102 and the PSP of the high birefringence optical fiber section is φ. The total PMD vector Ω _total of the system 100 can be described as follows:

可変のＤＧＤモジュール１０２および光ファイバ部１０６の、残存する二次ＰＭＤの寄与分Ｏ（ω）を考慮すると、式（２）を以下のように変形することができる。 Considering the remaining secondary PMD contribution O (ω) of the variable DGD module 102 and the optical fiber section 106, the equation (2) can be modified as follows.

動作時に、第１のステップは、可変のＤＧＤモジュール１０２の各ＤＧＤにおける偏波コントローラ１０４の最適な結合角または位相角φ_optimumを見つけることである。可変のＤＧＤモジュール１０２のＤＧＤ値が変化すると、そのＰＳＰが変化し、したがってφが変化する。そのため、可変のＤＧＤの各値に対して最適化されたφが存在し、位相角は、最適化されるように再度調節されなければならない。この最適化された結合角により、｜ｓｉｎ（φ）｜の値が予測可能になり、それにより、二次ＰＭＤの出力が、τ_variableに線形に比例する。 In operation, the first step is to find the _optimum coupling angle or phase angle φ _optimum of the polarization controller 104 in each DGD of the variable DGD module 102. When the DGD value of the variable DGD module 102 changes, its PSP changes, and therefore φ changes. Therefore, there is an optimized φ for each value of the variable DGD, and the phase angle must be adjusted again to be optimized. This optimized bond angle makes the value of | sin (φ) | predictable so that the output of the secondary PMD is linearly proportional to τ _variable .

次に、各ＤＧＤ値に対するφ_optimumが見つかった後、第２のステップは、可変のＤＧＤモジュール１０２の特定の所望のＤＧＤおよびそのφ_optimumに調整して、光ファイバ部１０６の出力１１６において所望の二次ＰＭＤ値を得ることである。 Next, after the φ _optimum for each DGD value is found, the second step is to adjust the specific desired DGD of the variable DGD module 102 and its φ _optimum to a desired value at the output 116 of the optical fiber section 106. Obtaining secondary PMD values.

より具体的に、可変のＤＧＤモジュール１０２の偏波の主状態と、光ファイバ部１０６の偏波の主状態との間の位相角は、まず、可変のＤＧＤモジュール１０２を或る特定のＤＧＤ値にセットしてから、偏波コントローラ１０４の波長板の異なる位相角における総二次ＰＭＤ値を測定することにより、最適化される。任意の所定のＤＧＤ値に対して最適化された位相角は、可変のＤＧＤモジュール１０２のそのＤＧＤ値において総最大二次ＰＭＤ値を提供する角度であり、ＣＰＵ１１０内の回路の制御下において特定され得る。最適化された位相角が特定された後に、可変のＤＧＤモジュール１０２の各ＤＧＤ値における二次ＰＭＤ値を求めることができ、この算出もまた、ＣＰＵ１１０内の回路の制御下において行なわれ得る。たとえば、約３２．５ｐｓの固定ＤＧＤ値を有する高複屈折光ファイバ部を用いることにより、二次ＰＭＤは、可変のＤＧＤモジュール１０２が０．６８ｐｓから４５．１８ｐｓまで調整されるのに伴い、約６６ｐｓ²から７８４ｐｓ²まで調整され得る。 More specifically, the phase angle between the polarization main state of the variable DGD module 102 and the polarization main state of the optical fiber unit 106 is determined by first setting the variable DGD module 102 to a certain DGD value. Is then optimized by measuring the total secondary PMD values at different phase angles of the waveplate of the polarization controller 104. The phase angle optimized for any given DGD value is the angle that provides the total maximum secondary PMD value at that DGD value of the variable DGD module 102 and is specified under the control of circuitry within the CPU 110. obtain. After the optimized phase angle is identified, a secondary PMD value at each DGD value of the variable DGD module 102 can be determined, and this calculation can also be performed under the control of circuitry within the CPU 110. For example, by using a high birefringence optical fiber section having a fixed DGD value of about 32.5 ps, the secondary PMD is approximately about 10% as the variable DGD module 102 is adjusted from 0.68 ps to 45.18 ps. from 66 ps ² to 784Ps ² may be adjusted.

次に図２を参照すると、システム１００を測定および較正するための概略図２００が示される。図示されるように、調整可能レーザ２０２は、テスト光信号をＰＭＤ分析器２０４に提供し、ＰＭＤ分析器２０４は次いで、この発明のシステム１００に接続される。適切な調整可能レーザは、アジレント（Agilent）（モデル８１６３Ａ）から入手可能であり、適切なＰＭＤ分析器は、プロファイル（Profile）（パット（Pat）９０００Ｂ）から入手可能である。 Referring now to FIG. 2, a schematic diagram 200 for measuring and calibrating the system 100 is shown. As shown, the tunable laser 202 provides a test light signal to the PMD analyzer 204, which is then connected to the system 100 of the present invention. A suitable tunable laser is available from Agilent (model 8163A) and a suitable PMD analyzer is available from Profile (Pat 9000B).

テスト光信号は、上述のように調節可能レーザ２０２により生成され、ＰＭＤ分析器２０４により、まず、後の比較に備えて測定され、入力１１４および出力１１６により、システム１００を通過する（すなわち、可変のＤＧＤモジュール１０２、偏波コントローラ１０４、および光ファイバ部１０６を通過する）。結果的に得られた信号は、ＰＭＤ分析器２０４に戻され、その信号と、調整可能レーザ２０２が最初に生成した信号とを比較して、二次ＰＭＤ値を求める。 The test optical signal is generated by the tunable laser 202 as described above and is first measured by the PMD analyzer 204 for later comparison and passed through the system 100 by input 114 and output 116 (ie, variable). Through the DGD module 102, the polarization controller 104, and the optical fiber unit 106). The resulting signal is returned to the PMD analyzer 204 and the signal is compared with the signal initially generated by the tunable laser 202 to determine a secondary PMD value.

次に図３を参照すると、この発明に従った、光ファイバの伝送用に制御可能な二次ＰＭＤを提供するための方法３００のフロー図が示される。この方法は、可変の微分群遅延モジュールを提供するステップ３０２と、固定された高複屈折光ファイバの光ファイバ部を提供するステップ３０４と、可変の微分群遅延モジュールと光ファイバ部との間に接続された偏波コントローラを提供するステップ３０６と、光ファイバ部の出力において二次偏波モード分散値を制御するように可変の微分群遅延モジュールを調整するステップ３０８とを含む。 Referring now to FIG. 3, a flow diagram of a method 300 for providing a controllable secondary PMD for optical fiber transmission according to the present invention is shown. The method includes a step 302 for providing a variable differential group delay module, a step 304 for providing an optical fiber portion of a fixed high birefringence optical fiber, and a variable differential group delay module and the optical fiber portion. Providing a connected polarization controller 306 and adjusting 308 a variable differential group delay module to control the second-order polarization mode dispersion value at the output of the optical fiber section.

高次のＰＭＤの影響が大きくなると、単なる一次補償器は十分なものではなくなり、ここで教示した解決策等の解決策が極めて重要となる。なぜなら特に、ＰＭＤの挙動がランダムに変化することから、ネットワークシステムのＤＧＤの瞬時値を予測することがほぼ不可能であるためである。 When the influence of higher-order PMD becomes large, a simple primary compensator is not sufficient, and solutions such as the solution taught here are extremely important. This is because the PMD instantaneous value of the network system is almost impossible to predict because the PMD behavior changes at random.

したがって、この発明の、制御可能な二次偏波モード分散の方法および装置が、高ビットレートの光ファイバによる光ネットワークシステムに対し、これまで利用することのできなかった重要な解決策および性能を提供することがさらに発見された。線形に調整可能な可変のＤＧＤモジュールを用いることにより、制御可能な二次偏波モード分散システムを、信頼可能な態様で較正することができる。 Therefore, the controllable second-order polarization mode dispersion method and apparatus of the present invention provides an important solution and performance that has not been available for optical network systems based on high bit rate optical fibers. It was further discovered to provide. By using a linearly adjustable variable DGD module, a controllable second-order polarization mode dispersion system can be calibrated in a reliable manner.

この発明を、特定の最良の態様を用いて説明してきたが、上述の説明に照らして多くの代替例、変更例、および変形例が当業者に明らかであることを理解されるべきである。したがって、この発明は、含まれる請求項の精神および範囲内にあるこのような代替例、変更例、および変形例のすべてを包含するように意図される。これまでこの明細書において明示するか、または添付の図面に図示した内容はすべて、例示的かつ非限定的な意味で解釈されるべきである。 Although the present invention has been described using certain best modes, it should be understood that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above description. Accordingly, the present invention is intended to embrace all such alternatives, modifications and variances that fall within the spirit and scope of the appended claims. All contents explicitly set forth in this specification or illustrated in the accompanying drawings are to be interpreted in an illustrative and non-limiting sense.

この発明に従った、制御可能な二次偏波モード分散を提供するためのシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a system for providing controllable second-order polarization mode dispersion according to the present invention. FIG. この発明に従った、図１のシステムを測定および較正するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for measuring and calibrating the system of FIG. 1 according to the present invention. この発明に従った、制御可能な二次偏波モード分散を提供するための方法のフロー図である。FIG. 4 is a flow diagram of a method for providing controllable second-order polarization mode dispersion according to the present invention.

Claims

A method (300) for providing controllable second-order polarization mode dispersion for optical fiber transmission, comprising:
Providing (302) an optical fiber portion (106) of a fixed high birefringence optical fiber;
Providing (304) a polarization controller (104) connected to the optical fiber section (106);
Providing (306) a variable differential group delay module (102) connected to the polarization controller (104);
Look including a step (308) for controlling a variable differential group delay module (102) to vary the secondary polarization mode dispersion value at the output of the high birefringent optical fiber section (106) (116), further,
Setting a variable differential group delay module (102) to a predetermined differential group delay value;
Measuring (204) secondary polarization mode dispersion values at different phase angles of the polarization controller (104);
Identifying an optimized phase angle as the phase angle of the polarization controller (104) that provides the total maximum second-order polarization mode dispersion value at each differential group delay value of the variable differential group delay module (102) ( 110) to optimize the phase angle between the variable differential group delay module (102) and the optical fiber section (106 ).

The method further comprises the step (204) of determining a second-order polarization mode dispersion value at each differential group delay value of the variable differential group delay module (102) after identifying the optimized phase angle (110). Item 2. The method according to Item 1 .

Providing a tunable laser (202) for providing a test optical signal;
A polarization mode dispersion analyzer (204) connected to a tunable laser (202), an input (114) to a variable differential group delay module (102), and an output (116) of an optical fiber section (106) is provided. And steps to
First measuring (204) an optical signal generated by the tunable laser (202);
Passing the optical signal from the tunable laser (202) to the variable differential group delay module (102), the polarization controller (104), and the optical fiber section (106);
A polarization mode dispersion analyzer (204) is used to compare the resulting signal with the signal initially generated by the tunable laser (202) to determine the secondary modified mode dispersion value. The method (300) of claim 1, further comprising the step of measuring and calibrating the second-order polarization mode dispersion value by analyzing (204) the optical signal obtained automatically.

Adjusting the variable differential group delay module (102);
In response to adjustment of the variable differential group delay module (102) to provide a second-order polarization mode dispersion value correlated to the setting of the variable differential group delay module (102). The method (300) of claim 1, further comprising the step of calibrating (110) the second order polarization mode division value.

A secondary polarization mode system (100) for optical fiber transmission, comprising:
An optical fiber portion (106) of a fixed high birefringence optical fiber;
A polarization controller (104) connected to the optical fiber section (106);
A variable differential group delay module (102) connected to the polarization controller (104), and the variable differential group delay module (102) has two outputs at the output (116) of the high birefringence optical fiber section (106). control only free to change the following polarization mode dispersion value, further,
The variable differential group delay module (102) is a phase angle of the polarization controller (104) that provides the total maximum second-order polarization mode dispersion value at each differential group delay value of the variable differential group delay module (102). A second-order polarization mode system (100) including a specifying circuit (110) for specifying an optimized phase angle .

Variable differential Group Delay Module (102) includes mode value circuitry for determining secondary polarization mode dispersion value at each differential group delay value of the variable differential group delay module (102) (110), according to claim 5 A secondary polarization mode system (100) according to claim 1.

A tunable laser (202) for providing a test optical signal;
A tunable laser (202), an input (114) to a variable differential group delay module (102), and a polarization mode dispersion analyzer (204) connected to an output (116) of an optical fiber section (106). In addition, the polarization mode dispersion analyzer (204) is operable to initially measure the optical signal generated by the tunable laser (202) and analyze the resulting optical signal. 6. The secondary polarization mode system (100) of claim 5 , operable to determine a secondary polarization mode dispersion value.

A tunable laser (202) for providing a test optical signal;
In response to control of the variable differential group delay module (102), the resulting second-order polarization mode dispersion value was calibrated and correlated to the settings of the variable differential group delay module (102). The secondary polarization mode system (100) of claim 5 , further comprising a circuit (110) for providing a secondary polarization mode dispersion value.